11. Лёсс и проблема его образования

Лёсс — широко распространенная осадочная порода сре­ди отложений главным образом четвертичного возраста. Он обла­дает рядом характерных признаков, отличающих его от других пород.

По механическому составу лёсс представляет собой сущест­венно алевритовую породу, довольно хорошо сортирован, содер­жание песчаных частиц в нем не превышает обычно единиц про­цента, а более крупные фракции либо составляют доли процен­та, либо вовсе отсутствуют. Глинистых частиц (менее 0,01 мм) в лёссе от 15 до 40%. Собственно коллоидных фракций с разме­ром частиц менее 0,001 мм в нем от 2 до 15%. По минеральному составу лёсс является существенно кварце­вым. Во фракциях крупнее 0,01 мм кварц составляет более 50% всех зерен, а нередко содержание его достигает 80—90%. Кроме того, в нем присутствуют полевые шпаты, обломочки пород, раз­личные выветренные зерна, чешуйки слюд, карбонатные зерна, акцессорные минералы.

Большинство лёссов содержат карбонаты. СаС0₃ в них обыч­но 10—25%, но бывают лёссы, в которых карбонатов значитель­но меньше (единицы процентов). Кроме тонко рассеянной извес­ти, в лёссах часто присутствуют характерные конкреции (так на­зываемые «дутики» и «журавчики») 'размером чаще всего около 1—3 см, иногда до 10 см в поперечнике. Они часто полые внутри, округлой и неправильной формы.

Для лёсса характерна значительная пористость (40—50%). Связана она не только с рыхлой укладкой зерен в породе, но и с присутствием большого количества мельчайших округлых тру­бочек, расположенных в породе большей частью вертикально. Это пустоты, оставшиеся от корешков и стеблей растений, разви­вавшихся на поверхности лёсса во время его накопления.

Для большинства лёссов (особенно с пористостью свыше 40%) характерна значительная просадочность. Это свойство за­ключается в том, что под влиянием нагрузки при периодическом увлажнении и высыхании лёсс уменьшается в объеме и возведен­ные на нем сооружения деформируются и могут разрушиться. Просадочность связана с пористостью лёсса, его карбонатностью, но полностью причины просадочности еще не выяснены. В сухом состоянии лёсс обладает значительной устойчивостью.

Лёсс не имеет слоистости. Типичный лёсс — это весьма одно­родная порода, обладающая характерной столбчатой отдель­ностью, благодаря которой он обычно дает вертикальные обна­жения.

Лёсс — не сцементированная мягкая порода. Он ломается ру­ками, легко поддается на лопату. С сухого образца лёсса легко сдувается тонкая пыль. Цвет лёсса светлый: светло-желтый, желтый, рыжеватый, светло-серый.

Лёсс в подавляющем большинстве имеет четвертичный воз­раст. Если он и встречается в более древних толщах, то главным образом в неогеновых.

Лёсс — своеобразная порода, не похожая на другие виды оса­дочных пород. Следует подчеркнуть, что только совокупность перечисленных выше черт дает основание считать породу типич­ным лёссом. Если же какого-либо из этих признаков нет, а тем более если нет ряда признаков, то такая порода уже не лёсс, а «лёссовидная». Примером последних могут служить широко распространенные «лёссовидные суглинки» и «лёссовидные глины».

Общая площадь, занятая на современной суше лёссом и лёс­совидными породами, составляет более 13 млн. км², т. е. около 10% от всей поверхности суши. В некоторых местах мощность лёсса достигает 100 м. Залегает лёсс на разнообразных элемен­тах рельефа. На Украине, например, лёсс покрывает водоразде­лы, слагает иногда высокие речные террасы. В горных странах он поднимается до высоты 4000 м над уровнем моря. В Средней Азии, где лёсс особенно хорошо развит, он встречается в боль­шинстве речных долин и на водораздельных плато, занимает об­ширные пространства в предгорных и межгорных равнинах.

Лёсс — порода, не имеющая строго определенного геоморфо­логического положения. Вместе с тем он не встречается, по-ви­димому, в тропиках и в Арктике (Лукашев, 1961).

Лёссовидные суглинки и вообще лёссовидные породы распро­странены еще шире. В северном полушарии они заходят значи­тельно севернее области распространения лёсса. В европейской части СССР покровные лёссовидные суглинки распространены севернее Москвы — до Валдайской возвышенности.

По поводу происхождения лёсса высказано много мнений: ему приписывают космическое (Кейльгак, 1920); морское, озер­ное, водно-ледниковое (Кропоткин, 1876; Докучаев, 1892); эоло­во-ледниковое (Тутковский, 1899); эолово-делювиальное (Рихт-гофен, 1877); эоловое (Обручев, 1911); почвенное (элювиальное) (Берт, 1916); аллювиальное (Ляйель, 1864); делювиальное (Пав­лов, 1887); пролювиальное (Павлов, 1903); вулканическое (Те-ruggi, 1957) происхождение. Кроме того, существуют и другие точки зрения. Рассмотрим некоторые из перечисленных, пользу­ющиеся сейчас широким признанием.

Гипотеза водно-ледникового происхождения лёсса, впервые высказанная П. А. Кропоткиным (1876), предполагает, что лёсс является продуктом осаждения из обширных разливов талых ледниковых вод в наиболее удаленных от ледника частях при-ледниковой равнины.

В последнее время гипотеза водно-ледникового происхожде­ния лёссов Украины особенно настойчиво поддерживается мно­гими украинскими геологами (Бондарчук и др.). Эту же точку зрения, в отношении по крайней мере части лёссов Северной Америки, поддерживают и американские геологи (Lugh, 1960 и др.).

Гипотеза пролювиального генезиса лёсса впервые была обос­нована А. П. Павловым (1903) на примере туркестанского лёс­са. Он пишет: «...Осмотр и описание отдельных случайно распо­ложенных обнажений могут дать здесь весьма немногое. Необ­ходимо искать такие обнажения, в которых раскрывалось бы строение лёссового бассейна от его середины до самого края, до окраинных гор. Только на таких разрезах можно проследить по­степенное изменение лёсса в иные породы и подметить в нем те черты, которые указывают на условия, при каких образовался лёсс, и на способ его образования; другими словами, нужно изу­чать лёсс не только как породу и описывать его петрографичес­кие признаки, но и главным образом как геологическое целое, как лёссовую формацию данной области»¹.

В настоящее время точка зрения на пролювиальное проис­хождение по крайней мере части среднеазиатских лёссов под­держивается и развивается многими исследователями — Г. А. Мавляновым (1949), В. И. Поповым (1950) и др.

Гипотезу эолового происхождения лёсса в разных ее вариан­тах поддерживают и развивают многие исследователи. Осново­положниками ее являются Ф. Рихтгофен, П. А. Тутковский и В. А. Обручев. Рихтгофен считает, что лёсс образовался в ре­зультате выноса лёссовой пыли ветром из пустынных областей в степные, где больше влаги и где она задерживалась раститель­ностью, а частью смывалась со склонов дождевыми водами, на­капливаясь в понижениях.

П. А. Тутковский считает, что лёсс поступал из пустынь, ко­торые сопровождали отступающий ледник, располагаясь непо­средственно у его края. Рыхлые моренные накопления там под­вергались энергичному развеванию сухими ледниковыми ветрами, устойчиво дувшими на юг и далеко уносившими тонкую ледниковую пыль. Там, в области степей, и происходило осаж­дение и закрепление лёссовой пыли.

Гипотеза чисто эолового происхождения лёсса была разрабо­тана В. А. Обручевым (1911), а в настоящее время ее сторонни­ками являются многие исследователи лёссов Средней Азии. А. И. Москвитин (1939) считает эоловыми и многие покровные суглинки центральных областей европейской части СССР.

Почвенная гипотеза, высказанная Л. С. Бергом (1916), полу­чила широкое признание особенно со стороны почвоведов, а затем к ней присоединился и В. А. Обручев (1950). Суть этой гипотезы заключается в том, что лёсс представляет собой продукт своеоб­разного почвенного процесса, при котором могут подвергаться «облёссованию» разные материнские породы. В последнее время на специфическую роль климатических условий при образова­нии лёсса обратил внимание и М. В. Муратов (1953).

Гипотеза вулканического происхождения лёссов высказана М. Е. Теругги (Teruggi, 1957). Вулканическими он считал лёс­совые породы Аргентины. Аргентинские лёссы по механическому составу и некоторым другим признакам очень близки к северо­американским и европейским, но сильно отличаются от них по составу: в них преобладают свежие обломочки полевых шпатов (главным образом плагиоклазов), много осколочков вулканичес­кого стекла и зерен эффузивных пород — базальтов, андезитов и др. На основании состава и был сделан вывод о вулканическом происхождении лёсса.

Н. И. Кригер (1965) считает главными факторами образова­ния лёсса эоловый принос пыли, делювиальные и почвообразую-щие процессы в засушливом климате.

Приведенный обзор гипотез позволяет прийти к выводу, что лёссовые толщи накапливаются разными путями. Лёсс является петрографическим типом породы, имеющей разное происхожде­ние. Иными словами, для лёсса характерно определенное сочета­ние литологических и физических признаков, возникновение ко­торых могло иметь место в разных условиях. Кроме того, важно различать происхождение материала, слагающего лёсс, т. е. об­становку и условия его возникновения, от способа отложения (или переотложения) этого материала после того, как он уже был сформирован. Например, вполне вероятно пролювиальное переотложение лёссового материала, поступившего в горы эоло­вым путем.